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隧道病害是设计“罪过”还是施工的“罪过”?看大院怎么说!

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由于设计者经验、习惯及爱好的不同,对规范的认识差异,所设计出来的隧道建筑限界研究不足,个别指标与参数的设置不尽合理;隧道支护参数设计差异较大,即使在同类地区、同类围岩段,因是不同的设计单位,其参数也是不相同的;隧道内轮廓也就各式各样,有的马上就要施工了还在搞断面优化,不仅造成了设计返工,而且工程数量也不易控制…… 本文为大院针对隧道设计总结,对设计师及施工技术人员非常有帮助,推荐学习参考。 当前隧道质量问题

由于设计者经验、习惯及爱好的不同,对规范的认识差异,所设计出来的隧道建筑限界研究不足,个别指标与参数的设置不尽合理;隧道支护参数设计差异较大,即使在同类地区、同类围岩段,因是不同的设计单位,其参数也是不相同的;隧道内轮廓也就各式各样,有的马上就要施工了还在搞断面优化,不仅造成了设计返工,而且工程数量也不易控制……

本文为大院针对隧道设计总结,对设计师及施工技术人员非常有帮助,推荐学习参考。

当前隧道质量问题

一、隧道漏水、渗水

(1)是地质原因;

(2)是施工原因:超挖部分没有回填或回填不实,衬砌背后空洞发育,从而在隧道拱部形成了地下水的储存区。在衬砌背后排水系统不畅的情况下致使作用在二衬上的荷载增大,加上温度应力、围岩应力和衬砌不均匀沉降的共同作用,使得二次衬砌开裂,引发渗漏水问题;

混凝土振捣不密实,浇注不连续,部分强度偏低;变形缝、施工缝未认真安装止水带,两边的混凝土浇注不实.使得衬砌在施工缝处产生裂缝并渗漏水;施工工程中导致排水管堵塞、防水板破损;工程材料质量存在问题。

(3)是设计原因

工程防水标准确定不合理;结构细部防水设计不详细或未做防水设计。设计时应做到明确提出防排水材料的性能指标;在设计中提出施工工艺和质量检测的相关要求;精细化设计,考虑运营期间能方便防排水系统的疏通、维修养护。

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二、衬砌开裂

(1)是设计断面形式不合理,如对有膨胀性或遇水易软化的围岩,边墙采用直墙形式,边墙很可能出现开裂现象,遇水易软化的围岩有可能造成边墙基底承载力不足,产生不均匀沉降,出现裂纹(裂缝)或错台;

(2)是初期支护能力不足,造成坍塌、变形过大使二次衬砌承受较大围岩压力;

(3)是二次衬砌安全储备不足,如有些隧道施工中出现了比较大的坍方,二次衬砌仍采用素混凝土,造成运营后素混凝土出现裂缝。

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三、洞口边仰坡坍塌

部分隧道洞口边仰坡雨季出现局部坍塌现象。设计中应贯彻“早进晚出”原则,洞口不宜设在不良地质、排水困难的沟谷低洼或不稳定悬崖陡壁下。同时应根据洞口地质条件选用合理的边坡坡率,同时要加强边仰坡的防护,尽量使用植草绿化防护,与环境相协调。


隧道设计与施工中存在问题及对策

一、隧道设计存在问题及对策

(1)采用复合式衬砌结构,其初期支护是保证施工安全的关键,应重视一次支护的设计,要有足够的刚度和强度,承受二衬砌施作前施工期间的围岩压力(不计水压力)。有条件尽量采用格栅钢架。在二衬及防水板铺设前应进行初期支护,背后充填灌浆,确保二衬在无水下施工。大变形、大地应力地段采用近圆形轮廓或加深仰拱。

(2)选择适宜施工方法,大跨施工应选择变大跨为小跨的施工方法,如CD 法、双CD 法、CRD 法、双侧壁法等。当隧道施工会降低了地下水位而影响人居和农田时,必须采用“以堵为主,限排为辅”的防水设计原则,二次衬砌应按折减后的水压力进行设计。在岩溶、石灰岩地区的隧道更应重视这个问题。

(3)洞口段一般在30m~50m 处设一条抗震变形缝,洞内仅在断层破碎带及软硬围岩交界面处设置。

(4)锚杆长度与施工空间不匹配,导致施工过程中实施难度大。如侧壁导坑开挖、人工(在台架上)打钻施工拱部锚杆。有条件时使用锚杆钻机。在围岩无自稳能力、非常破碎、不宜成孔的情况下,建议采用中空自进式砂浆锚杆取代常规的φ22 早强砂浆锚杆。锁脚锚杆的设置,在土质地层及软岩地层中应设置锁脚锚杆管),但有的省份是单独设置,有的是包括在系统锚杆中,应统一做法,防止以后施工单位索赔。

(5)结合隧址区环境条件进行全寿命设计,满足衬砌结构耐久性要求。

当隧道自稳性差、可能发生塌方等安全事故时应辅以必辅助施工措施以确保围岩稳定性与施工安全。

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(6)隧道防排水设计重点:对防水卷材、止水条(带)材料、检查及施工工艺提出详细要求。隧道顶有农田、村落时,应采用“以堵为主,限量排放”的原则。隧道边沟应尽量采用预制盖板的型式。体现可维修性,设置纵向排水管检查井、排水沟检查井等。排水沟检查井间距不能过大,一般不超过200m。

(7)隧道内污水排放与围岩渗水排放分离。污水排放不应对环境、生活用水造成影响。洞口外宜设置油水分离池。对开口式明沟开口尺寸一般比较小,运营阶段容易造成运营垃圾堵塞,不利于边水沟的排水,应适当加大开口尺寸,并上下一致,设置排水沟检查井。

(8)隧道内装饰时边墙、拱部均不做装饰;边墙瓷砖或涂料,拱部不作装饰;边墙瓷砖+拱部外墙涂料装饰;洞内拱墙喷涂防水涂料,洞口段边墙镶贴瓷砖。采用涂料有厚型防火涂料(因国标中要求防火涂料厚度不小于2cm),也有采用防水涂料。

(9)设计变更:前期设计阶段很难把隧道穿越地层的地质情况搞清楚,因此在施工期间进行设计变更是不可避免的。在设计变更过程中应注意以下问题:

①隧道设计变更应避免走入“围岩级别只能往差的调,工程量、工程费用只增不减”的怪圈,应是“有增有减”。

②业主、设计、监理、监控量测、地质预报及施工单位的隧道与地质专业技术人员应经常到施工现场,真正做到信息化施工。

③不能以“注重安全”为借口,把施工安全寄托于“增强支护,弱化施工工艺与施工工序控制”的基础上,以过强的支护来弥补可能出现的安全问题,从而导致工程费用的增加。

④围岩级别应与开挖进尺、开挖方式相匹配,即看采用的施工步序与开挖断面大小是否与将变的围岩级别经验数值对应,如一次开挖3m 多、没有留核心土的断面调整为V 级是不合适的。

⑤应避免变更前把问题夸大化,变更后施工简单化。

⑥按变更程序进行变更,不能因工程变更手续导致灾害扩大化。


二、隧道施工存在问题及对策

(1)对于硬岩,主要是减少开挖对围岩的扰动范围,保护围岩,控制对围岩的损伤。对于软弱围岩施工应遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、速封闭、勤量测”的原则,主要是控制围岩的松驰,提高围岩自支护能力。

(2)目前设计要求多采用湿喷,但现场施工多采用干喷。应明确对原材料及外加剂的要求;明确采用湿喷工艺;制定初支背后空洞处治预案;明确在喷射结束后备4h 内不得进行下一循环爆破作业;开挖后地下水丰富时应先治水再喷射,确保喷射混凝土与围岩的粘结力。

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三、钢筋网:

施工中不进行初喷铺挂钢筋网后再喷射混凝土或将上下双层钢筋网先行铺挂后再喷射混凝土。钢筋网片没有形成整体网,一循环一铺挂,没有形成纵向连接。台阶法开挖没有形成环向搭接。

设计中钢筋网片推荐工厂化施工。给出钢筋网片纵向与环向搭接大样图。明确施工工序要求,不能为加快进度而随意减少工序,严格按要求铺设。


四、系统锚杆与超前支护

施工问题:

长度不足,锚杆端部不设垫板;根数不足,间距加大、设置范围缩小,不能形成群锚作用或形成加固圈;

不注浆或浆液充填不饱满。或仅对端部进行封堵,或仅将小导管顶入,长管棚注浆量不足或少数几根注浆,不注浆钢管或锚杆孔成为了集中渗水通道。

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将大直径改为小直径,中空注浆锚杆、注浆钢管管壁厚减薄。超前支护钢管接头不合要求,未按要求设置钢筋笼。

钻孔角度比较随意,向上超高过多或向下侵入到开挖断面内。锁脚锚杆打设方向为水平向。

长管棚打设方向偏差大,与后续小导管重叠加固方式没有形成。

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设计与施工对策:

设计中明确使用材料材质、规格、型号、技术指标等要求。

给出锚杆、管棚接头、端部阀门、锁脚锚杆(管)应与钢拱架连接等大样图,方便按图施工。

设计文件给出注浆施工控制标准,可按以下三个条件进行控制:按注浆总量控制,按耗浆量降低率控制,按注浆压力控制。动态调整注浆参数。

明确锚杆检评标准,明确药卷式锚杆应将锚杆进行旋转,确保浆液将锚杆包裹均匀充满。


五、钢拱架

施工问题:

①钢架间距过大;

②钢架不与喷砼面密贴,不设置垫块;

③钢架安装不直立,钢架接头不规范,尤其采用双侧壁或单侧壁开挖方法时,因施工控制不好出现扭曲;

④钢架脚下有虚渣、悬空;

⑤利用小型号代替大型号,钢架加工尺寸偏差;

⑥钢架接头不规范,接头钢板厚度减薄或上下钢板不能密贴,随意加焊钢筋,不用螺栓连接,采用点焊连接;连接螺栓直径减小或不是高强螺栓。不用螺栓连接或未拧紧;

⑦钢架、钢筋与连接钢板、角钢焊接质量差;型钢钢架有接头未作补强处理;

⑧钢架之间连接钢筋严重不足,焊接不牢固;

⑨锁脚锚杆(管)与钢架连接不牢固。

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钢架接头扭曲

设计与施工对策:

①加强结构计算,合理确定钢架型号、类型、间距。

②设计中给出钢架连接以及锁脚锚杆与钢架相接、托梁大样图,对于临时侧壁与主洞拱架应采用螺栓连接。

③明确钢架焊接焊缝技术要求。

④结合监控反馈分析,动态调整钢架间距。


六、防排水施工

施工问题:

1)防水板破损

①开挖面或初护面凸凹不平,防不板背面有空洞空隙。

②开挖面或初支护面有突起棱角刺破防水板。

③由于防水卷材自重拉断挂绳,拉裂接头。

④后道工序钢筋拱架施工时,防水板被钢筋刺破,被电焊烧破。

⑤二衬安装端头模板及端模加固件时,防水板被拉裂。

⑥防水板厚度不足,防水板材质不过关,使用再生橡胶

⑦接头搭接长度不足,焊缝粘结质量问题

⑧出现漏检(防水板铺设均在简易的脚手台架上进行,承包人自检、监理复检都得攀杆爬高)

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2)环纵向排水管

①环、纵向排水管材质不过关

②环、纵、横向排水管未进行保护,喷混凝土或施工中损坏、堵塞。

③台阶法开挖拱脚接头处断开,未连接。

④环向排水管与纵向排水管未连接,或未使用三通。

⑤纵向排水管坡度不规范,未采用防水板包裹,与横向排水管连接未使用三通。

⑥模筑混凝土浆液灌入纵、横向排水管内。

3)排水边沟或中心排水管

①施工中砂浆或混凝土灌入,没有进行清理,回填碎石含泥量大,造成中心水沟堵塞或淤塞等。

②纵向坡度不符合设计要求,横向排水管与排水沟未连接,水未引导主排水沟内。

③排水沟(预制)接缝处或施工缝(现浇)处漏水。

④矩形水沟盖板损坏。

4)止水带(条)

①止水带未居中设置,接头未作处理,不连续。背贴式止水带未于防水板粘结。

②止水带、止水条材质不过关。

③止水条未嵌槽埋设,接头未作处理,不连续,止水条未固定在混凝土上。

④止水条尺寸变小,止水带厚度不足。

设计与施工对策:

①查明隧址区水文地质条件,明确地下水腐蚀性,防排水设计应有针对性。

②设计文件中明确防水板、止水条、止水带、环纵横向排水管等材料技术指标,明确防水板悬挂松弛度(喷混凝土平整度、固定点密度)、接缝(接缝宽度、检测指标)技术要求。

③ 对集中出水地段,初期支护前应进行堵水、排水处治。在悬挂排水板前应加密布设排水盲管。

④对地下水矿物质含量较大的隧道,应考虑矿物质结晶对排水管堵塞得影响,加大排水管径。

⑤ 给出纵环横向排水管须连接以及上台阶与下台阶拱脚处环向排水管连接大样图,并严格按图施工。

⑥给出止水条搭接大样图,止水带应一次铺设,不设接头。

⑦设置排水沟、衬砌背后纵向排水管检查井。

⑧设计中要求初支背后空洞必须处理,防止形成水囊。

⑨全部施工缝、伸缩缝必须按设止水带(条),二次衬砌施工时止水带的安设应规范确保埋设深度和埋设长度(埋设至拱脚) 。止水条应留槽固定。

⑩富水地段宜增加背贴式止水带,实现分区防水。


八、二次衬砌

施工问题:

①混凝土开裂;②混凝土强度不够;③衬砌厚度不足;④钢筋锈蚀或施工中钢筋间距加大、保护层过大使内外两层钢筋基本重叠;⑤衬砌表面渗漏水;⑥局部侵限。⑦衬砌背后充填不密实,存在空洞。

设计与施工对策:

①加强结构计算,保证二次衬砌厚度、钢筋配置的合理性。②设计文件给出二次衬砌施作时间的建议,一般情况下要求二次衬砌应在围岩及初期支护稳定后施作,浅埋段、塌方段、土层围岩及软弱围岩段等,除加强初期支护外,应提前施作二次衬砌,二次衬砌应加强;

③设计中对二次衬砌以及二次衬砌仰拱距掌子面距离提出要求,并严格把控。

④规定二次衬砌一次浇筑长度,宜为6~9m,过长会因砼温度收缩、干燥收缩产生裂纹。

⑤ 全断台钢模台车应具有足够强度和刚度承受浇筑混凝土时的压力,且表面光滑,接缝严密。要预留通风管路空间;模板基脚置于水沟盖板底面标高为宜。

⑥设计文件中规定拆模时间,不得不过早拆模造成的抢工期现象。拆模时,二次衬砌混凝土强度不得低于5MPa,提前施作二次衬砌的地段,混凝土强度不得低于设计强度的70%。

⑦二衬混凝土浇筑应连续进行。二次衬砌拱墙应一次浇筑成型。⑧小净距隧道、连拱隧道爆破施工应提出爆破振动速度监测控制值

⑨衬施工前应采用断面仪进行初期支护内轮廓测量,对欠挖部分应凿除。

⑩结合环境条件采用合适的水泥及配合比,并对二衬混凝土进行养护,以减少混凝土浇筑质量引起的裂缝。


九、工序控制与过程管理

①施工方法选择应与地质匹配

不同地质条件应采用不同施工方法,并灵活掌握,不能一味施工方便,一些坍方事故就是没有适时变化施工方法造成的。结合施工标准化,对长大隧道在设计阶段提出施工机械配套建议。有条件时采用钻臂台车、锚杆台车。对于喷射混凝土现主要是人工喷射,有条件时采用喷射手。

②开挖与支护工序应衔接紧凑

隧道的支护强调及时性和尽早形成封闭环,对软弱围岩还宜及时施作二次衬砌。如,仰拱施作离掌子面距离过长,V 级围岩段采用拱部弧形开挖预留核心土是最常用的施工方法,若不及时将仰拱跟进形成封闭环,就容易导致初期支护下沉变形过大甚至突沉的施工事故。二次衬砌滞后掌子面过长,为使二衬施工能连续进行或因模板台车周转使用,二衬的施工常常严重滞后掌子面,一些特长隧道甚至有大于1-2km 的长度未施工二衬,从而导致前述的二衬质量问题。

③加强地质超前预报及质量监测,防止坍方、支护侵限动态施工就是隧道施工必须根据地质条件和围岩力学动态的变化,适时采取相应措施适应这种动态变化的施工管理过程。它包括动态变化信息的收集分析、反馈设计和指导施工三方面内容。设计与施工不当,造成病害

一、设计不完善导致的病害

① 设计的地质条件与实际揭示的地质条件偏差较大

隧道穿越的地质条件和环境条件复杂,在缺少可信的地质资料情况下确定隧道的位置,有的隧道穿越古错落体、滑动带、岩溶区暗河中等构造复杂或不良地段,有些病害在施工中就出现了,有些病害运营后逐渐暴露。

② 结构型式和断面型式不合理

原来公路隧道相对较好的围岩一般采用直墙断面、不设仰拱,若有膨胀性夹层或遇水易软化的围岩,尤其是这些不利岩层处于边墙部位时,若仍采用直墙,隧道边墙上部容易倾倒,边墙间距离缩小,边墙水平开裂、错动。遇水易软化的围岩有可能造成边墙基底承载力不足,产生不均匀沉降,边墙出现裂缝或错台。

③ 支护结构强度不足

初期支护能力不足,造成坍塌、变形过大或使二次衬砌承受较大围岩压力;二次衬砌安全储备不足。如有些隧道施工中出现了比较大的坍方,二次衬砌仍按原设计,易造成运营后衬砌结构出现裂缝。

④无仰拱

施工时没有设置仰拱,但施工后由于某种原因土压力增大,会造成无仰拱地段的病害。主要病害有:路面高低不平,边墙下部挤出,水沟开裂,有土砂流入,地层下沉。

⑤ 防排水体系不完善

如果防排水体系设计不合理,排水不良且无隔热层,边墙下部容易挤出,水沟开裂,土砂流入,地层下沉。对于具有膨胀性、遇水软化围岩,隧道基底会存在基底积水、排水不畅等问题,容易出现翻浆冒泥病害。

二、施工不当引起的病害

施工中存在的问题主要有:开挖和支护方法不合理、欠挖未进行处理、超挖未进行回填、隧道基底未清理干净、衬砌结构未按要求配筋、混凝土灌注、拆摸、养护不合规定、衬砌厚度不够、混凝土强度不足、蜂窝麻面现象严重、防排水体系不健全或发生堵塞。对应产生的病害如下:

① 回填不密实或存在空洞,拱部或拱腰出现局部脱空而形成积水空间,隧道易出现渗漏水,或使隧道与围岩不能形成一个有机整体,不能很好发挥围岩的弹性抗力作用。衬砌背后的空洞,还会导致围岩松弛,土压增加,造成边墙、起拱线附近的拱肩开裂、错缝错台,拱顶压溃,隧道净空缩小。

②施工中偷工减料,如锚杆数量和质量不符合设计要求,使得初期支护不足或支护安全储备减弱,易导致塌方。而对塌方处理不彻底,易造成预留不密实、脱空等缺陷。

③欠挖易造成二次衬砌厚度不足。实际衬砌厚度小于设计衬砌厚度时,在预计土压的作用下会在拱顶发生水平和不定形状的开裂、剥离等病害。

④刹肩不足易造成刹肩部错动、漏水、土砂流入;还会造成边墙倾倒、隧道宽度缩小。

⑤防水材料不合格(不合理)或防水板的铺设存有缺陷,易造成隧道渗漏水。

⑥所选水泥不合格或混凝土配比不合理,造成二衬混凝土强度不能满足设计要求。

⑦混凝土骨料不合格,造成强度不足或不能满足设计的特殊要求。

⑧在遇水软化的围岩中,隧底浮碴未清理干净就浇注仰拱或铺垫层,易造成隧底翻浆冒泥。


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  • 花溪米格
    花溪米格 18天前 3楼
    原7#楼夹层取消,
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  • 四川洪哥
    四川洪哥 16天前 6楼
    哪里啊
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  • onetwe
    onetwe 16天前 7楼

    学习了,好资料

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  • zhonghl123
    zhonghl123 16天前 8楼
    好资料,值得学习,设计和施工的经验总结~~谢谢楼主的分享!
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  • hqh0591
    hqh0591 9天前 17楼
    写得还可以
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  • cof1530667983465
    cof1530667983465 7天前 18楼
    隧道施工还是必须要备上逃生管的吧
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  • 杨建001
    杨建001 3天前 19楼
    看起来还不错
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